Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Дальневосточный Государственный Университет путей сообщения
ИИФО
ГОУ ВПО
Кафедра Телекоммуникации
Курсовой проект
По дисциплине: Микропроцессорные информационно управляющие системы
По теме: Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel
г. Хабаровск
2010г.
Введение
В классической микропроцессорной системе используются отдельная микросхема процессора, отдельные микросхемы памяти и отдельные порты ввода вывода. Стремительное развитие микропроцессорной техники требует всё большей и большей степени интеграции микросхем.
Именно поэтому были разработаны микросхемы, которые объединяют в себе сразу все элементы микропроцессорной системы. Такие микропроцессоры называются микроконтроллерами. В советское время такие микросхемы называли Однокристальные микро ЭВМ.
Для однокристальных микроконтроллеров понятие центральный процессор обычно не употребляется. Так как процессор это все-таки отдельное устройство. Функции процессора в микроконтроллере заменяет арифметико-логическое устройство (АЛУ).
Кроме АЛУ, микроконтроллер содержит в своём составе:
¦ тактовый генератор;
¦ память данных;
¦ память программ;
¦ порты ввода-вывода.
Все эти элементы соединены между собой внутренними шинами данных и адреса. С внешним миром микроконтроллер общается при помощи портов ввода-вывода. Любой микроконтроллер всегда имеет один или несколько портов. Кроме того, современные микроконтроллеры всегда имеют встроенную систему прерываний, а также встроенные программируемые таймеры, компараторы, цифроаналоговые преобразователи и многое другое.
Если речь идёт не о большом компьютере, а о портативном устройстве управления, то в нём применяются именно микроконтроллеры. Конечно, любая реальная схема редко обходится без простых логических микросхем, триггеров, счётчиков и тому подобного. Но основой всегда является микроконтроллер. Чистые микропроцессоры в настоящее время применяются только в персональных компьютерах.
1. Микроконтроллер ATtiny2313/V фирмы Atmel
1.1 Структура, основные характеристики и возможности
Микросхема ATtiny 2313 представляет собой восьмиразрядный микроконтроллер с внутренней программируемой Flash-памятью размером 2 Кбайт.
Общие сведения:
¦ использует AVRRISC архитектуру;
¦AVRэто высокое быстродействие и специальная RISC-архитектура с низким потреблением;
¦ 120 мощных инструкций, большинство из которых выполняется за один машинный цикл;
¦ 32 восьмиразрядных регистра общего назначения;
¦ полностью статическая организация (минимальная частота может быть равна 0);
¦ до 20 миллионов операций в секунду (MIPS/Sec) при тактовой частоте 20 МГц.
Сохранение программ и данных при выключенном питании:
¦ 2 Кбайт встроенной программируемой Flash-памяти, до 10000 циклов записи/стирания;
¦ 128 байт встроенной программируемой энергонезависимой памяти данных (EEPROM);
¦ до 10000 циклов записи/стирания;
¦ 128 байт внутреннего ОЗУ (SRAM);
¦ программируемые биты защиты от чтения и записи программной памяти и EEPROM.
Периферийные устройства:
¦ один 8-разрядный таймер/счётчик с программируемым определителем и режимом совпадения;
¦ один 16-разрядный таймер/счетчик с программируемым определителем, режимом совпадения и режимом захвата;
¦ четыре канала ШИМ (PWM);
¦ встроенный аналоговый компаратор;
¦ программируемый сторожевой таймер и встроенный тактовый генератор;
¦ универсальный последовательный интерфейс USI (Universal Serial Interface);
¦ полнодуплексный USART.
Особенности микроконтроллера:
¦ специальный вход debug WIRE для управления встроенной системой отладки;
¦ внутрисистемный программируемый последовательный интерфейс SPI;
¦ поддержка как внешних, так и внутренних источников прерываний;
¦ три режима низкого потребления (Idle, Power-downи Standby);
¦ встроенная система аппаратного сброса при включении питания;
¦ внутренний перестраиваемый тактовый генератор;
¦ цепи ввода-вывода и корпус;
¦ 18 программируемых линий ввода-вывода;
¦ три вида корпусов;
PDIP 20 контактов;
SOIC 20 контактов;
QFN/MLF 20 контактных площадок.
Напряжения питания:
¦ 1,8 5,5 В (для ATtiny2313V);
¦ 2,7 5,5 В (для ATtiny2313).
Диапазон частот тактового генератора ATtiny2313V:
¦ 0-4 МГц при напряжении 1,8-5,5 В;
¦ 010 МГц при напряжении 2,7-5,5 В.
Диапазон частот тактового генератора ATtiny2313:
¦ 0-10МГц при напряжении 2,7-5,5 В;
¦ 020 МГц при напряжении 4,5-5,5 В.
Ток потребления в активном режиме:
¦ 1 МГц, 1,8 В: 230 мкА;
¦ 32 кГц, 1,8 В: 20 мкА (с внутренним генератором).
Ток потребления в режиме низкого потребления:
¦ не более 0,1 мкА при напряжении 1,8 В.
Блок-схема микроконтроллера
Назначение выводов микросхемы ATtiny2313 приведено на рис. 1. Блок-схема микроконтроллера ATtiny2313 приведена на рис. 2.
Ядро AVR имеет большой набор инструкции для работы с 32 регистрами общего назначения. Все 32 регистра непосредственно связаны арифметико-логическим устройством (ALU), которое позволяет выполнять команду для двух разных регистров за один такт системного генератора. Такая архитектура позволила достигнуть производительности в десять раз большей, чем у традиционных